DS2450 A/D轉換器的特性與應用

通道控制和狀態(tài)信息存于第二頁(yè)，如表２所示。其第一字節的低四位控制A/D轉換位數，如1111為15位。位5不起作用，始終為0。位6為輸出控制，OC 為0該通道可以輸出。位7是輸出使能，OE為1表示通道可控。第二字節的位０選擇輸入電壓的范圍。當IR為0時(shí)，是2.55V。當IR為1時(shí)，是 5.10V。位１不起作用，讀出總是０，且不能置為１。位２和位３分別是AEL（低限報警使能）和AEH（高限報警使能），控制器件是否將響應條件查找（見(jiàn)ROM功能）。位４和位５分別是報警標志AFL（低）和AFH（高），告訴總線(xiàn)命令者在上次轉換中輸入電壓是否超過(guò)了最低或最高門(mén)限。如果新的轉換不產(chǎn)生報警，那么這些標志將自動(dòng)清除，也可不通過(guò)轉換而由總線(xiàn)命令者寫(xiě)為0。位6讀出總是０，且不能置為１。位７為器件上電復位狀態(tài)，當器件執行上電復位周期時(shí)，POR自動(dòng)置為１。如果該位為１，器件將總是響應條件查找命令，以便通知命令者控制和門(mén)限數據不再有效，但不會(huì )產(chǎn)生一個(gè)復位周期。上電完畢后，總線(xiàn)命令者需將POR位置為１。該過(guò)程可與恢復控制和門(mén)限數據一起進(jìn)行。因為POR位與器件而不是具體通道有關(guān)，因此使用的是最近一次的設置值。上電時(shí)每個(gè)通道的控制／狀態(tài)數據的第一個(gè)字節為08H，第二個(gè)字節為8CH。

每個(gè)通道的報警門(mén)限電壓存于第三頁(yè)，見(jiàn)表３。低報警門(mén)限位于第一字節，低報警門(mén)限上電時(shí)缺省為00H，高報警門(mén)限為FFH。報警設置總是8位。當分辨率大于或等于8位時(shí)，如果轉換結果比存儲在高報警寄存器（AFH）中的值大，或者比存儲在低報警寄存器（AFL）中的值小，那么就會(huì )設置報警標志。當分辨率低于8位時(shí)，忽略報警寄存器的最低位。

地址18到1F為第四頁(yè)，工廠(chǎng)校準時(shí)使用該頁(yè)。用戶(hù)可以通過(guò)讀內存和寫(xiě)內存命令來(lái)訪(fǎng)問(wèn)該頁(yè)，該頁(yè)數據的改變會(huì )使DS2450校準失靈或者失去功能。如果DS2450由Vcc供電，那么必須在上電完畢后向地址1C寫(xiě)入十六進(jìn)制40來(lái)使模擬電路永久地保持在工作狀態(tài)。

４ 工程應用

在單總線(xiàn)系統中，掛上DS2450A/D轉換器后，則可通過(guò)傳感器把各種物理量變?yōu)閿底纸?jīng)單總線(xiàn)送計算機進(jìn)行處理了。圖４展示了以PC機作控制時(shí)的氣象監測系統的部分示意圖。圖５是以單片微機作控制時(shí)的環(huán)境測控系統的部分示意圖。

５ 軟件設計

為保證數據可靠地傳送，任一時(shí)刻單總線(xiàn)上只能有一個(gè)控制信號或數據。進(jìn)行數據通信時(shí)應符合單總線(xiàn)協(xié)議，計算機對某一測控對象操作時(shí)，一般有以下四個(gè)過(guò)程：（１）初始化信號；（２）傳送ROM命令；（３）傳送RAM命令；（４）數據交換。每次傳送的數據或命令是由一系列的時(shí)序信號組成的，單總線(xiàn)上共有四種時(shí)序信號：（１）初始化信號（復位信號）；（２）寫(xiě)０信號；（３）寫(xiě)１信號；（４）讀信號。軟件設計時(shí)要產(chǎn)生這四種時(shí)序信號波形。

在單總線(xiàn)系統中，軟件設計是技術(shù)的關(guān)鍵。簡(jiǎn)潔的硬件配置是靠復雜的軟件來(lái)支撐的。隨著(zhù)主控計算機的不同，可分為PC機控制和單片機控制兩種情況。

5.1 PC機控制

在這種情況下，使用達拉斯公司授權軟件開(kāi)發(fā)商（ASDs）的TMEX套裝軟件開(kāi)發(fā)工具來(lái)進(jìn)行軟件設計。上述四種時(shí)序信號波形程序已包含在TMEX中，編程時(shí)可直接調用。TMEX其實(shí)是一些動(dòng)態(tài)鏈接庫，提供了對單總線(xiàn)芯片進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和控制的函數，它支持Microsoft Windows及DOS的各種軟件平臺，可采用C、C++、Borland Delphi、Microsoft Access和Visual Basic等可視化編程語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)；還支持DS9097U通用串行口轉換器、DS9097、DS9087E及“真正”接地串行口轉換器和DS1410E、 DS1410D并行轉換口。因此，可以設計精美、生動(dòng)的界面，既可看到監控系統的總布局圖，又可查看某個(gè)監控現場(chǎng)的狀態(tài)數據和指示信號，達到了現代化、自動(dòng)化的管理水平。

5.2 單片機控制

在這種情況下，要采用單片機的匯編語(yǔ)言編程。根據單總線(xiàn)協(xié)議的規定，要編寫(xiě)產(chǎn)生上述的四種時(shí)序信號波形的程序，手冊中對這四種波形參數（如脈沖上升時(shí)間、寬度和間隙等）都作了具體的要求，設計中應保證指令執行時(shí)間小于或等于時(shí)序信號中的最小時(shí)間。由于使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)單總線(xiàn)的系統程序和具體的應用程序，相比之下，要比使用PC機控制麻煩多了。

DS2450單總線(xiàn)四路A/D轉換器是一個(gè)具有四選一多路轉換開(kāi)關(guān)的逐次逼近A/D轉換器。其內部組成原理框圖如圖２所示。

圖２中上部是工作電源。器件通過(guò)單總線(xiàn)或者從Vcc引腳取得功率。如果不用Vcc供電，器件在單總線(xiàn)為高期間把能量?jì)Υ嬖谝粋€(gè)內部電容器上，并且在單總線(xiàn)為低期間繼續以“寄生”功率為動(dòng)力工作，直到單總線(xiàn)為高時(shí)才補充寄生（電容器上）能量。這就提供了足夠的能量。要進(jìn)行A/D轉換，需要將單總線(xiàn)強上拉到 5V，或者使用Vcc供電。中部4個(gè)方框是單總線(xiàn)協(xié)議控制和CRC校驗。每一個(gè) DS2450出廠(chǎng)前用激光刻錄注冊號，此注冊號包含一個(gè)唯一的48位序列號、一個(gè)8位CRC校驗碼和一個(gè)8位族碼（20H）。DS2450的64位ROM 部分不僅是器件絕對唯一的電子標識，而且是定位和尋址器件以實(shí)現控制功能的一種手段。CRC(Cyclic Redundancty Check)稱(chēng)為循環(huán)冗余碼檢測，是數據通信中校驗數據傳輸是否正確的一種常用方法。下部３個(gè)方框是A/D轉換器及選通和控制電路。

3.2 單總線(xiàn)協(xié)議

DS2450采用達拉斯公司數據傳輸的單總線(xiàn)協(xié)議。與DS2450的通信需要一根雙向線(xiàn)，典型地可以是單片機端口的一個(gè)引腳。單總線(xiàn)協(xié)議的層次結構如圖３所示。單總線(xiàn)命令者首先必須發(fā)送七個(gè)ROM功能命令中的一個(gè)命令。七個(gè)ROM功能命令分別是：①讀ROM（讀取64位注冊號）；②匹配ROM（總線(xiàn)上有多個(gè)DS2450時(shí)，尋址某個(gè)DS2450）；③查找ROM（系統首次啟動(dòng)后，需識別總線(xiàn)上各器件）；④條件查找ROM（只查找輸入電壓超過(guò)設置的報警門(mén)限值的DS2450）；⑤跳過(guò)ROM（總線(xiàn)上只有一個(gè)DS2450時(shí)，跳過(guò)讀ROM命令直接向器件發(fā)送命令，以節省時(shí)間）；⑥超速跳過(guò)ROM（超速模式下跳過(guò)讀ROM命令）；⑦超速匹配ROM（超速模式下尋址某個(gè)DS2450）。在成功執行上述命令之一后，總線(xiàn)命令者可發(fā)送任何一個(gè)可使用的命令來(lái)訪(fǎng)問(wèn)存儲和控制功能。所有數據的讀寫(xiě)都是從最低位開(kāi)始的。